3/2断路器接线运行分析及保护配置

3/2接线

目前，我国绝大多数500kV变电所采用3/2断路器接线。

其突出的优点是：

1. 供电可靠性高;

2. 运行方式多样、灵活;

3. 断路器拒跳的后果不特别严重，任意一条母线故障不影响线路或主变的运行;

4. 隔离开关操作简单，降低了误操作的几率。

3/2断路器接线方式的一个显著特点是线路比母线重要,由此带来的保护配置不同于常规的双母线接线方式。

3/2断路器接线的含义是3台断路器串联接于2条母线形成1串，从2台断路器之间引出2条线路，即3台断路器供2条线路，每条线路占1.5个断路器，因此这种接线又称为一个半断路器接线。

3/2断路器接线运行特点

典型3/2断路器接线如上图，图中只画两串，而大部分500kV变电所最终规模有5~6串以上。

在3/2断路器接线中，接于母线的2台断路器(如5011、5013)称之为母线断路器，中间的断路器(如5012)称之为中间断路器或联络断路器。

出线有无线路隔离开关的不同之处

3/2接线出线有无线路隔离开关是目前我国电网实际存在的2种接线方式。

当初期接线只有2串时，往往线路必须装隔离开关。 这是因为，当任一线路检修或故障时，如线路L1检修或故障，则拉开5021、5022断路器。

此时如果没有线路隔离开关，则第2串被迫断开，整个接线就不能形成环路供电方式。

而当有线路隔离开关时，实际操作中只需将线路隔离开关拉开后，再恢复5021、5022断路器运行，即可保持3/2断路器接线方式的特点。

检修方式(以某500kV变电所为例)

3/2断路器接线方式中如有1台断路器检修，不影响所供线路的运行，只需拉开要检修的断路器及其两侧的隔离开关，并在断路器与两侧隔离开关间合上接地隔离开关(500kV系统中一般不使用接地线)即可。

如下图中5052开关检修时，只需拉开50521、50522隔离开关，此时5257线由5053断路器单独供电，#1主变由5051断路器单独供电。

甚至2台及以上的断路器检修也不会影响线路的运行，如图2中5051、5022断路器同时检修，各条线路均能保证正常供电

任一条线路或主变检修不影响其他线路的运行。 例如1号主变检修，5051、5052断路器分开，另外2条线路正常运行。

事故方式

事故情况复杂多变，但可归纳为2种故障情况：母线故障和线路故障。

事故方式-母线故障

当500kV母线发生故障的时候，母线的保护(一般1条母线配置2套母差保护)第1时间动作出口，跳开故障母线上所有断路器，将故障点隔离，防止事故的进一步扩大，而且各条线路由另一台断路器正常供电。 因此，3/2断路器接线方式下，母线故障时不影响线路的正常运行。 如下图I母线事故/检修方式。

3/2断路器接线方式下母线的重要性远不如线路。 当1条线路发生故障时，我们都希望只让故障线路停运，而不影响其他线路的正常运行，因此在相应线路保护的作用下，只跳开故障线路对应的2台断路器，对于系统中的其他设备运行没有影响。 如下图5257线路事故/检修方式。

3/2断路器接线优缺点

优点：

1.
供电可靠性高。 500kV电力线路在整个电力系统中的地位很重要，它的供电可靠性直接影响着系统的稳定运行。 3/2断路器接线能很好地保证其可靠性，正常情况下3/2断路器接线的2条母线和所有断路器均在运行状态，形成多个环路，每条线路都由2台断路器供电，即使1台断路器偷跳或停役都不影响线路的正常运行。

2.
运行方式多样。 运行设备需要定期进行检修或根据需要进行临时检修，3/2断路器接线可同时检修2台以上断路器而不影响线路供电，只要保证每条线路有1台断路器运行即可。

3.
断路器拒跳时的后果不是特别严重。 双母线接线中，线路断路器拒跳时，要切除此母线上所有线路和主变，而母联断路器拒跳时，将切除2条母线上运行的所有线路和主变，后果是灾难性的。 3/2断路器接线中，母线断路器拒跳时，跳开此母线上所有的断路器，但不影响其他线路或主变运行，中间断路器拒跳时，也只影响同一串中另一线路或主变的运行。

4.
任意一条母线故障或停役不影响线路或主变的运行，母线故障不再是恶性故障。 在极端的情况下，2条母线故障(或一条母线检修，另一条母线故障)时仍能保证功率的传送。

5. 隔离开关只作为隔离电源用，不作为切换操作用，使得操作简单，二次回路简单，闭锁易于实现，降低误操作的几率。

缺点：

1. 设备较多，特别是断路器与电流互感器增多，投资增大。

2. 由于线路或主变故障要由2台断路器来切除，重合闸也要重合2台断路器，所以二次控制接线比较复杂。

3. 线路或主变保护的电流取自2组电流互感器，采用和电流接线方式，接线比较复杂，保护配置和保护动作比较复杂。

4. 与双母线带旁路接线相比，运行经验还不够丰富，不过经过10多年运行经验的积累，这一点已逐步得到改善。

5. 配电装置占地面积较大。

设备配置及相关操作

3/2断路器接线与传统接线方式根本不同，它的一个显著特点是线路比母线重要。 因此所有的设备配置必须遵循这个原则。

电流互感器配置(TA)

早期3/2断路器接线每串配置3~4组TA，如下图：

电压互感器(TV)

500kV电压互感器一般采用电容式TV，体积小，重量轻，又可兼作高频通道设备。

每条线路或主变每相均配1组TV，每条线路或主变保护均用自己的TV二次电压;

而母线只设1组单相TV，只用于测量和同期。

这与双母线接线方式正好相反。 这也使得3/2断路器接线方式的电压回路得以简化。

隔离开关

由于3/2断路器接线方式下隔离开关仅作设备停电的隔离之用，无需切换功能，所以仅需在每台断路器两侧装设隔离开关。对于线路或主变而言，是否设专用线路隔离开关，取决于3/2断路器的串数。

如果只有2串，一般都装设专用的隔离开关，以便在1条线路检修时，只需拉开线路隔离开关，而串上2台断路器可继续运行，以保证3/2断路器接线方式的完整性。

而对于有3串及以上的接线，则大多不装设专用的线路隔离开关，这种情况下即使有1条线路检修即其中的1串开断，运行中的2串仍能满足3/2断路器接线的各种优点。

3/2断路器接线的保护配置及操作

3/2断路器接线的保护配置及操作由于超高压线路长，输送功率大，继电保护拒动或误动的后果都很严重，对继电保护动作的可靠性要求更高。因此，500kV线路保护的配置原则如下：

主保护双重化

主保护应能全面满足保护的灵敏性、快速性、可靠性、选择性等基本要求。超高压线路要求在任何时候(包括主保护检修或校验)都能以极快速度切除全线范围内的各种故障。

因此，在超高压线路上采用2套原理不同或者原理相同的主保护是完全必要的。

2套主保护原理不同或者原理相同各有优缺点。如果2套主保护原理不同，它们可以相互补充，在一些特殊的事故情况下，如有其中一套主保护按其工作原理不能很好反应时，可由另一套主保护反应。

但采用2套不同原理的保护将使保护类型增多，所需的备品备件和专用调试设备数量增多，调试维护工作量加大，对调试维护人员的技术水平提出更高的要求。

主保护的双重化，要求2套主保护的：

TA、TV、直流电源、断路器的跳闸线圈

都完全分开，即要求2套主保护之间没有公用的元件，这是为了避免公用元件的损坏而使2套保护都不能动作。同时，也要求2套主保护的载波或微波通道双重化。

后备保护

在有2套主保护的情况下，还应考虑某种故障时，2套主保护都不能动作的可能性(如接地短路时，过高的过渡电阻使2套主保护都不能反应)。 如果2套主保护都不作为相邻线路保护的后备，就应考虑专用的后备保护。 在我国500kV建设初期，都装有独立的线路后备保护。

鉴于超高压线路的重要性，后备保护也应尽可能完善，对后备保护应提出最小保护范围和最长故障切除时间的要求。 另外还必须设置断路器失灵保护，以便断路器拒动时尽量减少事故停电范围。 对一些主保护不能反应的影响系统安全的情况，也应设置专门保护。

断路器保护

与双母线接线保护按线路配置不同，3/2断路器接线每台断路器还配置有专用的断路器保护屏，主要配有自动重合闸、断路器失灵保护、三相不一致保护，有的还配有过电压保护和短引线保护(也可放在线路保护屏)。

远方跳闸装置

远方跳闸保护是一种命令式高频保护，由失灵保护、过电压保护、高抗保护等动作来启动向对侧发出跳闸命令，用于跳对侧断路器。

本侧远方跳闸装置收到对侧的跳闸信号后应经本侧故障判别装置判别确认系统有故障后，才能出口跳断路器。 对于用光纤通道来传输跳闸信号的，可不装故障判别装置。

对配置线路隔离开关的情况，线路改为检修后，2台断路器可继续运行，以保持环路运行。 如果此时不将线路两侧的远方跳闸退出，当某种原因(如其他故障而断路器失灵保护动作)使远方跳闸装置动作，跳开对侧断路器，使对侧环路解环。

这种情况是我们不愿意见到的，所以在配置线路隔离开关的情况下，线路检修时要退出线路两侧的远方跳闸。 不配置线路隔离开关的情况下，由于两侧断路器均已拉开，远方跳闸已失去作用，因此无须退出。

母差保护

相对于220kV母线，500kV母线的重要性小于线路，因此500kV母差保护较220kV母差简单。 500kV母线按保护双重化的原则配置2套原理相同的保护，且不考虑常规的电压闭锁元件。 这是因为500kV线路都由2个断路器供电，母差误动不会引起严重后果，仍可保证线路供电。